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工業廢胺衍生捕收劑的表面張力行為及其在鐵礦反浮選中的應用（一）
來源：礦業研究與開發 瀏覽 313 次 發布時間:2025-11-19
摘要：我國鐵礦資源日益枯竭，其存在貧、細、雜等難選特質。傳統陰離子捕收劑藥劑用量大、藥劑制度復雜、活性差。為解決這一問題，采用工業廢胺經過加工后的表面活性劑（YTDB）作為陽離子捕收劑，對石英和赤鐵礦進行了單礦物浮選試驗以及礦物吸附機制的研究。結果表明，當十二胺（DDA）作為捕收劑時，在pH=7、捕收劑用量為20 mg/L的條件下，可以得到石英的回收率為78.36%,赤鐵礦的回收率為12.57%,此時浮選差異性最大；當YTDB作為捕收劑時，在pH=7、捕收劑用量為15 mg/L的條件下，可以得到石英的回收率為91.27%,赤鐵礦的回收率為12.67%,此時浮選差異性最大。YTDB在浮選指標上明顯優于DDA,并一定程度上節省了藥劑用量。通過測試藥劑與礦物作用前后的紅外光譜、表面張力以及Zeta電位，發現YTDB在石英表面發生了吸附作用。
鋼鐵工業最重要的原料是鐵礦石。絕大部分的鐵礦石具有易碎特質，嵌布粒度較低，在開采和加工過程中難免會產生大量的細粉和泥，不能直接在高爐中進行冶煉，對選礦工藝有極高的要求。天然的鐵礦通常具有順磁性質，對于這些低品位、粒度極細的鐵礦石，磁選無疑是最常見的選別方式，可通過有用礦物與脈石礦物的磁性差異進行選別作業，可以很大程度上去除一部分脈石礦物。然而，作為工業生產以及優質冶金原料的高純度鐵礦石，磁選往往達不到精礦的要求，而浮選作為去除細粒級雜質最有效的選礦方法，可以最大程度減少脈石礦物的含量。
浮選，通常也被稱為泡沫浮選，是國內鐵礦石最重要以及最通用的選礦技術，它是通過脈石礦物與有用礦物表面性質的差異來分離脈石礦物的技術過程，涉及固、液、氣三相相互作用，礦物顆粒組成固相，水和表面活性劑成分組成液相，氣相則由氣泡內部組成。作為浮選中最重要的浮選藥劑——捕收劑，主要是通過物理吸附以及化學吸附吸附在礦物表面，使其具有疏水性，從而聚集在泡沫上與親水顆粒分離。
目前鐵礦石中最主要的脈石礦物是石英，石英也幾乎存在于所有金屬氧化物的礦石中，常用反浮選選別。反浮選中常見捕收劑可分為非離子型和離子型捕收劑，而捕獲石英常用到的捕收劑為離子型。離子型捕收劑具有親礦物的極性部分和碳氫自由鏈的非極性部分，礦物通常吸附于離子型捕收劑的極性部分，這些極性部分通常攜帶陰離子和陽離子。傳統陰離子捕收劑在反浮選鐵礦中廣泛應用，例如，王秋林等采用弱磁—強磁—陰離子反浮選流程選別東鞍山鐵礦，通過使用KS捕收劑進行了“一粗一精三掃”的反浮選閉路試驗，最終得到鐵品位為67.55%、回收率為78.22%的鐵精礦。龔豪使用新研發陰離子捕收劑H-27A,以李樓鐵礦為實際礦物，進行“一粗一精三掃”的反浮選閉路試驗，最終得到鐵品位為66.85%、鐵回收率為90.71%的鐵精礦。然而，陰離子捕收劑存在藥劑用量大、藥劑制度繁瑣、耐低溫效果差等問題，始終沒有得到很好的解決。陽離子捕收劑則可以避免這一問題，其不需要消耗過多的能量來維持藥劑的溶解度和活性。
本文采用工業廢胺經過加工后的表面活性劑（YTDB）作為捕收劑，研究了YTDB作為浮選捕收劑的浮選效率及其對石英表面的吸附機制，探究其對石英和赤鐵礦單礦物浮選行為的影響。
1試驗材料與方法
1.1試驗材料
本試驗所用的單礦物石英取自某礦廠，將制備后的石英單礦物樣品進行X射線衍射（XRD）分析、X射線熒光光譜（XRF）分析和激光粒度分析，XRD的分析結果如圖1（a）所示，XRF的分析結果見表1,粒度分析如圖1（b）所示。從圖1（a）可以看出，石英單礦物SiO?峰強度以及密度最高，說明SiO?占主導地位。從圖1（b）可以看出，樣品的中值粒徑D??達到了133.5μm,D??則達到了264.3μm.綜合上述礦物的純度以及粒度，石英可滿足后續單礦物試驗以及機理分析的要求。
赤鐵礦單礦物則取自某鐵礦廠，將制備后的赤鐵礦樣品進行X射線衍射（XRD）分析、X射線熒光光譜（XRF）分析和激光粒度分析，XRD的分析結果如圖2（a）所示，XRF的分析結果見表2,粒度分析如圖2（b）所示。從圖2（a）和表2可以看出，Fe?O?峰強度最高，含量達到了96.84%,另外含有少量的氧化物SiO?、Al?O?等。從圖2（b）可以看出，樣品的中值粒徑D??達到了79.89μm,D??則達到了123.2μm.綜合上述純度以及粒度，赤鐵礦可滿足后續單礦物試驗的要求。
1.2試驗方法
1.2.1浮選試驗
采用一次粗選的試驗流程，探究十二胺（DDA）和YTDB在不同礦漿pH、不同捕收劑用量下，對石英以及赤鐵礦回收率的影響。單礦物浮選試驗在XFD-Ⅲ浮選機進行，在室溫條件下配制礦漿，稱取2.00 g的單礦物放入浮選槽中，再加入20 g去離子水，控制浮選機的攪拌速度為1900 r/min,攪拌2 min以充分攪勻礦漿。加入事先準備好的pH調整劑調漿3 min,再加入捕收劑調漿3 min后，開始刮泡，控制刮泡時間為3 min.浮選結束后，將精礦進行過濾、烘干、稱重，隨后計算其回收率。單礦物浮選試驗流程如圖3所示。
圖3單礦物浮選試驗流程